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潘月斗，楚子林 著

图书标签:

• 交流电机
• 电机控制
• 电力电子
• 驱动技术
• 控制工程
• 现代控制
• 变频器
• 矢量控制
• 直接转矩控制
• PMSM控制

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111587873

版次：1

商品编码：12296879

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： “十三五”普通高等教育规划教材

开本：16开

出版时间：2018-01-01

用纸：胶版纸

页数：334

编辑推荐

适读人群 ：本书可作为电气工程、自动化、机械电子工程专业的研究生教材，也可作为本科生教材，还可以作为从事电气传动工作的技术人员的参考用书。
　　1）题材来源于工程实际，具有前沿性和先进性。
　　2）澄清了直接转矩控制的基本概念，拓展了直接转矩控制技术的内容。
　　3）全面地介绍了新型的先进控制技术及智能控制技术。

内容简介

　　《现代交流电机控制技术》全面、系统、深入地介绍了现代交流电机调速控制技术。从建立交流电机静态和动态数学模型入手，着重介绍了现代交流电机调压调频系统的基本组成、工作原理、控制策略以及交流调速系统的静、动态特性分析，还特别介绍了完善和提高交流电机控制性能的新理论、新技术、新方法。本书的重点是交流电机矢量控制技术、直接转矩控制技术、定子磁链轨迹控制技术、正弦波永磁同步电动机控制技术以及梯形波永磁同步电动机控制技术。

目录

前言
绪论
0.1交流电动机控制技术的发展
0.1.1直流电动机控制技术存在的问题
0.1.2交流电动机控制技术的发展概况
0.1.3交流电动机控制技术的发展动向
0.2交流电动机控制系统的类型
0.2.1同步电动机控制系统的基本类型
0.2.2异步电动机控制系统的基本类型
0.3交流电动机的控制方法和应用领域
0.3.1交流电动机的控制方法
0.3.2交流电动机控制技术的应用领域
第1章基于稳态数学模型的异步电动机调压调速控制技术
1.1异步电动机晶闸管调压调速控制原理
1.2异步电动机调压调速的机械特性
1.3异步电动机调压调速的功率损耗
1.4异步电动机PWM调压调速控制系统
1.5闭环控制的异步电动机调压调速控制系统分析
1.5.1闭环控制的异步电动机调压调速控制系统静态分析
1.5.2闭环控制的异步电动机调压调速控制系统动态分析
第2章基于稳态数学模型的异步电动机变压变频调速控制技术
2.1基于异步电动机稳态数学模型的变压变频调速控制方式
2.1.1电压-频率协调控制方式
2.1.2转差频率控制方式
2.2电力电子变频调速装置及其电源特性
2.3电压源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速控制系统
2.4电流源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速控制系统
2.5异步电动机转速闭环转差频率控制的变压变频调速控制系统
2.5.1电流源型转差频率控制的异步电动机变压变频调速控制系统
2.5.2电压源型转差频率控制的异步电动机变压变频调速控制系统
第3章基于动态数学模型的异步电动机矢量控制技术
3.1矢量控制的基本概念
3.1.1直流电动机和异步电动机的电磁转矩
3.1.2矢量控制的基本思想
3.2异步电动机在不同坐标系上的数学模型
3.2.1交流电动机的坐标系与空间矢量的概念
3.2.2异步电动机在静止坐标系上的数学模型
3.2.3坐标变换及变换矩阵
3.2.4异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型
3.2.5异步电动机在任意两相旋转坐标系上的数学模型
3.2.6异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型
3.2.7异步电动机在两相坐标系上的状态方程
3.3磁场定向和矢量控制的基本控制结构
3.3.1转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统
3.3.2异步电动机的其他两种磁场定向方法
3.4转子磁链观测器
3.4.1计算转子磁链的电流模型法
3.4.2计算转子磁链的电压模型法
3.5异步电动机矢量控制系统
3.5.1具有转矩内环的转速、磁链闭环异步电动机直接矢量控制系统
3.5.2转差型异步电动机间接矢量控制系统
3.5.3无速度传感器矢量控制系统
3.6具有双PWM变换器的矢量控制系统
3.7抗负载扰动调速控制系统
3.8交流电动机矢量控制系统仿真研究方法
第4章异步电动机直接转矩控制技术
4.1异步电动机直接转矩控制原理
4.1.1异步电动机定子轴系的数学模型
4.1.2异步电动机定子磁链和电磁转矩控制原理
4.2异步电动机磁链直接自控制直接转矩控制（DSC）系统
4.2.1异步电动机直接自控制直接转矩控制（DSC）系统的基本结构
4.2.2在低速范围内DSC系统的转矩控制与调节方法
4.2.3在弱磁范围内DSC系统的转矩控制及恒功率调节
4.3异步电动机磁链闭环直接转矩控制（DTC）系统
4.4无速度传感器直接转矩控制系统
4.5直接转矩控制仿真研究
第5章异步电动机定子磁链轨迹控制技术
5.1异步电动机定子磁链轨迹控制方法提出的背景
5.2同步对称优化PWM的应用
5.3定子磁链轨迹控制原理
5.4SFTC的闭环调速系统
5.5SFTC与常规矢量控制及直接转矩控制的比较
第6章绕线转子异步电动机的串级调速和双馈调速控制技术
6.1串级调速和双馈调速的基本原理
6.1.1绕线转子异步电动机双馈调速的基本原理
6.1.2绕线转子异步电动机串级调速的基本原理
6.2双馈调速系统和串级调速系统的稳态特性
6.2.1双馈调速系统的稳态特性
6.2.2串级调速系统的稳态特性
6.3双馈调速和串级调速的闭环控制系统
6.3.1双馈调速的简单闭环控制系统
6.3.2串级调速的闭环控制系统
6.4绕线转子异步电动机双馈矢量控制系统
6.4.1绕线转子异步电动机双馈调速系统
6.4.2绕线转子异步电动机双馈矢量控制系统
第7章普通同步电动机变压变频调速控制技术
7.1同步电动机变压变频调速的特点及基本类型
7.2同步电动机变压变频调速系统主电路晶闸管换流关断机理及其方法
7.2.1同步电动机交-直-交型变压变频调速系统逆变器中晶闸管的换流机理
7.2.2交-交变频同步电动机调速系统主电路晶闸管的换流机理
7.3他控变频同步电动机调速系统
7.3.1转速开环恒压频比控制的同步电动机调速系统
7.3.2交-直-交型他控变频同步电动机调速系统
7.4自控式变频同步电动机（无换向器电动机）的调速系统
7.4.1自控变频同步电动机（无换向器电动机）的调速原理及特性
7.4.2自控变频同步电动机调速系统
7.5按气隙磁场定向的普通三相同步电动机矢量控制系统
7.5.1普通三相同步电动机的多变量数学模型
7.5.2按气隙磁场定向的普通三相同步电动机交-直-交变频矢量控制系统
第8章正弦波永磁同步电动机（永磁同步电动机）的控制技术
8.1永磁同步电动机的转子结构及物理模型
8.1.1永磁同步电动机的转子结构
8.1.2永磁同步电动机的物理模型
8.

前言/序言

　　前言
　　交流电机控制技术是一种通过控制电动机转速来满足各种生产工艺要求、改善工作效果的技术，它是信息、能源和机械的接口。早期的电动机调速是直流调速独霸天下，自20世纪80年代以来，随着电力电子技术、数字控制技术的发展和高性能交流调速方法的发明，交流调速技术已经得到了广泛的应用，现在已实现了以交流调速取代直流调速的目标。
　　本书全面、系统、深入地介绍了现代交流电机的控制理论与技术。从建立交流电机数学模型入手，着重介绍了现代交流电机调压调频系统的基本组成、工作原理、控制策略以及静、动态特性分析；介绍了完善和提高交流电机控制性能的新理论、新技术。本书的重点是交流电机矢量控制技术、直接转矩控制技术、定子磁链轨迹控制技术、正弦波永磁同步电动机控制技术以及梯形波永磁同步电动机控制技术。本书的特点如下：
　　1）《现代交流电机控制技术》题材来源于工程实际，具有前沿性和先进性。遵循了深入浅出、循序渐进的写作思想及理论联系实际的原则。考虑到本书可作为研究生教材，因此对本书的理论内容进行了加深和充实。
　　2）《现代交流电机控制技术》澄清了直接转矩控制的基本概念，拓展了直接转矩控制技术的内容。
　　3）为提高和完善交流电机的控制性能，本书第10章比较全面地介绍了新型的先进控制技术及智能控制技术。
　　4）磁链轨迹控制是近几年研究出来的一种新控制方法，主要解决由于使用高压开关器件后开关频率低带来的问题，它既不同于常规矢量控制，又不同于直接转矩控制，性能优于二者，在本书第5章中详细介绍了该方法。
　　5）不同于其他教材，本书根据交流电机控制技术的新发展和实际应用的需要，把正弦波永磁同步电动机控制技术和梯形波永磁同步电动机控制技术作为重点内容做了全面而深入的介绍。
　　《现代交流电机控制技术》可作为电气工程、自动化、机械电子工程专业的研究生教材，也可作为本科生教材，还可以作为从事电气传动工作的技术人员的参考用书。
　　《现代交流电机控制技术》由潘月斗副教授、楚子林教授级高工担任主编，李华德教授担任主审。其中第1~7章、第10章由北京科技大学潘月斗副教授编写，第8~9章由天津电气传动研究院楚子林教授级高工编写。研究生王丞伟、陈涛、郭凯、张立中、王国防、赵家兴、李永亮参加了本书的编写、录入及校对工作。
　　由于作者水平有限，虽然尽力而为，但仍难免有错误和不足之处，敬请广大读者批评指正。
　　编者

现代交流电机控制技术 《现代交流电机控制技术》并非一本简单罗列电机参数、基本原理的教科书，而是一本深入探讨如何精准、高效、智能化地驾驭交流电机这一现代工业“心脏”的实用指南。本书旨在为读者提供一套系统而前沿的理论框架与实践经验，使其能够深刻理解并掌握各类交流电机在不同应用场景下的先进控制策略。 引言：变革的力量——交流电机的崛起与控制的需求 本书开篇便将读者带入一个宏大的视角：从爱迪生与特斯拉的“电流之战”至今，交流电机以其结构简单、维护方便、易于实现高功率输出等优势，几乎颠覆了整个工业革命的进程，成为驱动现代社会运转不可或缺的关键动力源。然而，随着工业自动化、智能化水平的飞速提升，对电机性能的要求也日新月异，不再仅仅满足于“转起来”的需求。如何在复杂多变的工况下，实现电机的精确调速、高效节能、动态响应、平稳运行，甚至赋予其“感知”和“决策”能力，成为了摆在工程师面前的重大课题。本书正是应运而生，旨在系统梳理和深入剖析解决这些挑战的现代技术手段。 第一篇：基础理论的重塑与深化——理解交流电机的本质 在深入探讨控制技术之前，本书首先对交流电机的基础理论进行了更为精炼和现代化的梳理。我们并非简单重复中学物理的知识，而是着重于那些对理解现代控制至关重要的核心概念。 电机模型与数学表述的演进： 书中详细阐述了从经典的“绕组电流”模型到“同步旋转坐标系”（d-q轴）下的数学模型。重点解释了d-q轴变换的物理意义，如何通过降维和解耦，将复杂的交流电机方程简化为更易于分析和控制的直流方程组，从而为后续的矢量控制等先进控制策略奠定坚实的理论基础。这部分内容不仅仅是公式的堆砌，更注重从物理原理出发，帮助读者理解模型背后的逻辑。 不同类型交流电机的特性分析： 除了最常见的感应电机（异步电机），本书还将重点介绍永磁同步电机（PMSM）和开关磁阻电机（SRM）等在现代应用中日益重要的电机类型。对于每种电机，都会详细分析其结构特点、电磁原理，以及在不同运行状态下的性能表现（如转矩特性、效率曲线、功率密度等）。这使得读者能够根据具体的应用需求，选择最合适的电机类型。 电机参数辨识的意义与方法： 精准的电机参数是实现高性能控制的前提。本书将介绍多种先进的电机参数辨识技术，包括在线辨识和离线辨识方法，以及如何利用这些技术来补偿电机参数随温度、负载变化带来的误差，从而保证控制系统的鲁棒性。 第二篇：核心控制策略的精讲与应用——从基础到前沿 这一篇是本书的重中之重，系统地介绍了现代交流电机控制的各种核心策略，并结合实际应用进行深入剖析。 标量控制（V/f控制）的深入解析与局限性： 作为最基础的交流电机调速方法，本书不仅详细讲解了V/f控制的原理、实现方式，更着重分析了其在动态响应、转矩精度等方面的固有局限性。在此基础上，引出了更先进的控制方法。 矢量控制（FOC）的理论精髓与实践： 矢量控制是现代交流电机控制领域的一项革命性技术。本书将从理论上深入剖析矢量控制的三个核心步骤：坐标变换、电流解耦、转矩与磁链控制。重点讲解如何通过控制电机的d轴和q轴电流，分别独立地控制电机的磁链和转矩，从而实现媲美直流电机的高性能控制。书中还将提供不同类型的矢量控制实现方法（如直接转矩控制DTC、模型预测控制MPC在FOC中的应用等），并给出实际工程中的参考设计思路。 直接转矩控制（DTC）的优势与挑战： DTC以其结构简单、无需精确的转子位置/速度估计、快速的转矩响应等优点，在某些应用中备受青睐。本书将详细讲解DTC的原理，包括直观的转矩和磁链观测方法，以及如何利用电压矢量和滞环比较器实现闭环控制。同时，也会探讨DTC在转矩纹波、效率优化方面存在的挑战，并介绍相关的改进技术。 高性能永磁同步电机（PMSM）控制： PMSM因其高效率、高功率密度等优点，在电动汽车、伺服系统等领域得到广泛应用。本书将深入探讨PMSM特有的控制问题，如反电动势的影响、不同位置传感器（编码器、解析器）和无位置传感器控制策略的对比，以及如何利用FOC技术实现PMSM的高精度、宽范围调速。 开关磁阻电机（SRM）的特殊控制： SRM的结构简单、坚固耐用，但其转矩脉动大、控制复杂是其推广应用的瓶颈。本书将着重讲解SRM的特有控制方法，包括如何通过精确的相位切换和电流控制来抑制转矩脉动，提高运行平稳性，以及如何进行位置估计和转矩优化。 其他新兴控制策略的介绍： 除了上述主流控制方法，本书还将简要介绍一些前沿的控制技术，如基于模型的预测控制（MPC）、滑模变结构控制（SMC）在电机控制中的应用，以及它们在提升动态性能、鲁棒性方面的潜力。 第三篇：智能化与集成化——面向未来的电机控制 随着人工智能、物联网技术的飞速发展，电机控制正朝着更加智能化、集成化的方向演进。 电机状态监测与故障诊断： 精准的状态监测是保障电机安全可靠运行的关键。本书将介绍如何利用各种传感器（电流、电压、温度、振动等）以及先进的信号处理和机器学习算法，对电机的运行状态进行实时监测，并提前预警潜在的故障，如绕组短路、轴承磨损、绝缘老化等。 智能优化控制： 通过引入自适应算法和机器学习模型，本书将探讨如何实现电机的智能优化控制。例如，根据实时工况自动调整控制参数以达到最佳能效，或者通过学习用户的驾驶习惯/操作模式来优化电机响应。 多电机协同控制： 在许多工业场景中，需要多台电机协同工作以完成复杂的任务。本书将介绍多电机同步控制、负载均衡控制等技术，以及如何利用通信网络实现高效的协同控制。 集成化驱动与控制方案： 现代电机控制系统越来越倾向于集成化。本书将探讨如何将电机驱动器（功率电子部分）与控制器（数字信号处理部分）进行高度集成，以及如何利用FPGA、DSP、ARM等嵌入式平台实现高性能、低成本的电机控制解决方案。 第四篇：实践指南与案例分析——理论与工程的桥梁 本书的价值不仅在于理论的深入，更在于其强大的实践指导性。 控制系统设计流程与硬件选型： 从功率器件的选择（IGBT、MOSFET）、驱动电路的设计，到微控制器（MCU）的选型、外围电路的设计，本书都将提供详细的指导。 软件开发与调试技巧： 针对不同的控制策略，提供相应的软件开发框架和编程指南。强调调试过程中的关键点和常见问题。 仿真与实测验证： 介绍如何利用MATLAB/Simulink等工具进行电机控制系统的仿真，以及如何通过实际的硬件平台进行测试和参数验证。 典型应用案例解析： 精选了工业自动化、新能源汽车、机器人、家电等领域的典型应用案例，通过实际项目的分析，帮助读者理解书中所讲控制技术的实际应用价值和实现细节。例如，某伺服系统的高精度定位控制，某电动汽车的能量回收与动力输出平顺切换控制等。 结语：驱动未来，智创无限 《现代交流电机控制技术》是一本面向工程师、研究人员以及对先进电机控制技术感兴趣的读者的实用性著作。它不仅仅是知识的传递，更是思维的启迪，旨在帮助读者掌握应对未来挑战的关键技术，从而在快速发展的工业自动化和智能化浪潮中，驱动更高效、更智能、更可靠的未来。本书力求以清晰的逻辑、深入的剖析、详实的案例，成为您在现代交流电机控制领域不可或缺的参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大学在读的电气工程专业研究生，正在进行关于新能源汽车电机驱动系统的课题研究。《现代交流电机控制技术》这本书就像一座宝库，为我的研究提供了坚实的基础和丰富的灵感。我对书中关于永磁同步电机（PMSM）的无传感器控制技术特别感兴趣，作者详细介绍了基于反电动势（back-EMF）观测、基于磁阻效应感知的以及基于高频注入法的不同无传感器控制原理，并分析了它们各自的优缺点和适用范围。这对于我设计一款成本更低、集成度更高的驱动控制器非常有帮助。书中还对电池电动汽车（BEV）中常用的电机类型，如PMSM和感应电机，在不同工况下的运行特点进行了深入探讨，并给出了相应的控制优化策略，这对我理解整车能量管理和驱动性能至关重要。我尤其欣赏书中关于电机参数辨识和在线补偿技术的讨论，这对于提高电机在复杂路况下的效率和响应速度至关重要。通过阅读这本书，我不仅掌握了前沿的控制理论，还对如何将其应用于实际的汽车驱动系统有了更清晰的规划，大大加快了我的研究进程。

评分☆☆☆☆☆

这本《现代交流电机控制技术》简直是电气工程师的福音！我尤其欣赏它在理论深度和实践应用之间的完美平衡。书中对各种先进控制策略的讲解，比如基于模型预测控制（MPC）和滑模控制（SMC）在永磁同步电机（PMSM）上的应用，都写得非常透彻。作者不仅阐述了背后的数学原理，还提供了详细的算法推导过程，让我这个做控制算法开发的菜鸟受益匪浅。更重要的是，它并没有停留在理论层面，而是深入探讨了实际工程中可能遇到的各种挑战，比如参数辨识的精度、干扰抑制的鲁棒性、以及硬件实现的注意事项。我记得其中关于死区补偿和PWM死区时间最优选择的章节，简直是点睛之笔，解决了困扰我很久的一个实际问题。书中提供的仿真案例和部分代码片段，更是让学习过程变得直观易懂，我可以直接上手验证，大大缩短了从理论到实践的周期。对于那些希望在交流电机控制领域深耕的同行，这本书绝对是不可多得的参考资料，它为你打开了通往更高效、更精准电机控制的大门，让我对未来的研发充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在工业自动化领域摸爬滚打多年的技术人员，我必须说，《现代交流电机控制技术》这本书在我最近的工作中起到了至关重要的作用。我主要负责的是大型生产线的伺服系统维护和升级，而书中对感应电机和同步磁阻电机（SynRM）的各种控制方法，尤其是矢量控制（VSC）和直接转矩控制（DTC）的详细对比分析，让我对不同电机类型的特性和适用场景有了更深刻的理解。我特别喜欢其中关于DTC在动态响应和稳态精度方面的权衡分析，以及如何通过改进算法来克服其固有的转矩脉动问题。这本书的图文并茂，将复杂的概念用清晰的图表和实例来解释，使得理解起来不再那么晦涩。此外，书中关于电机参数变化对控制性能影响的章节，以及相应的补偿策略，也为我处理实际设备中的老化和磨损问题提供了非常有价值的思路。书中的一些案例分析，比如如何针对特定负载特性优化PID参数，或是如何在高动态要求的应用中选择合适的反馈传感器，都给了我很多启发。总而言之，这是一本非常贴合实际工程需求的著作，它帮助我解决了不少棘手的问题，也让我对未来的技术发展有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书《现代交流电机控制技术》的价值，在于它不仅是一本技术手册，更是一位经验丰富的导师。在我的工作中，我们经常需要为不同应用场景设计定制化的电机驱动方案，这本书提供的广阔视野和深入分析，为我们提供了宝贵的决策依据。我印象深刻的是，书中对几种主流的交流电机控制技术，例如模糊PID、自适应模糊控制以及混合智能控制方法，在不同负载特性下的表现进行了详细的比较和评估。它详细解释了不同控制策略的鲁棒性、动态响应速度以及稳态精度等关键性能指标，并给出了具体的选择建议。我特别欣赏书中关于如何根据实际应用需求，如节能要求、精度要求、成本限制等，来选择最适合的电机类型和控制算法的章节。此外，它还探讨了许多在实际工程中容易被忽视的细节，比如电磁兼容性（EMC）问题、热管理以及故障诊断等，这些都非常有启发性。这本书的深度和广度，让我认识到交流电机控制领域远比我想象的要复杂和精妙。它为我们团队的创新项目提供了源源不断的灵感，帮助我们设计出更优化的、更具竞争力的产品。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我之前对交流电机控制的理解主要停留在比较基础的层面。但是，偶然翻阅到这本《现代交流电机控制技术》，完全颠覆了我之前的认知。书中的内容非常系统化，从最基本的交流电机工作原理讲起，逐步深入到各种先进的控制技术，比如模糊逻辑控制（FLC）和神经网络控制（NNC）在电机系统中的应用。我特别喜欢它对这些智能控制方法如何克服传统PID控制器在非线性、时变系统中的局限性的阐述。书中通过生动的比喻和大量的图示，将这些复杂的智能算法变得易于理解，并且还提供了实际应用的例子，比如如何利用神经网络对电机参数进行自适应调整，以应对负载变化和温度波动。这本书的结构设计非常合理，逻辑清晰，让人能够循序渐进地掌握知识。即使是对初学者来说，这本书也足够友好，能够帮助你建立起一个扎实的交流电机控制知识体系。对于我这样的业余爱好者来说，这本书提供了一个非常好的学习路径，让我能够快速掌握新的技术，并在我的小型DIY项目中得到应用，这让我非常有成就感。